医药工业废水处理现状与发展

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1、综述医药工业废水处理现状与发展中国医药集团重庆医药设计院(400042 黄胜炎摘要 结合工作实际,概括了国内外医药工业典型废水的治理情况与发展方向, 总结了各类医药废水的水质特点,提出了设计中应注意的相关问题,供同行参考与借 鉴。关键词1 概述医药工业是我国工业体系中的重要产业之一,其“三废”治理的成功与否决定着 医药工业的健康发展,而医药工业的废水治理是医药工业“三废”治理的重中之中。 医药工业废水主要以中药废水、化学制药废水、抗生素类废水为典型。本文就国内 外医、各类医药废水的水质特点、设计中应注意的相关问题,结合笔者的工作实际 进行了总结和阐述。2 中药提取废水处理2.1 中药废水水质特

2、点(1 含有糖类、甙类、有机色素类、蒽醌、鞣质体、生物碱、纤维素、木质素 等多种有机物;(2废水SS高，含泥沙和药渣多，还含有大量的漂浮物；(3C0D浓度变化大,一般在20006000mg/L之间，甚至10011000mg/L之间变 化，并且水量变化大；(4 色度高,在 500 倍左右;(5水温 25600C。2.2 以太极集团涪陵制药厂为例介绍2.1.1 处理水量:4000m3/d2.1.2 工艺选择废水 COD 浓度高、色度大、温度高、可生化性好。采用厌氧水解酸化+好氧 工艺。厌氧水解酸化反应控制在UASB工艺的酸化段，有如下优点：(1污泥床内生物量多,折合浓度计算可达20 30g/L;(

3、2容积负荷率高，在高温发酵条件下，一般可达10kgCOD/(m3.d，甚至能够高达15 40kgCOD/(m3.d,废水在反应器的水力停留时间短，可大缩小反应器容积。(3设备简单，不需要填料和机械搅拌装置，便于管理，才会发生堵塞问题。厌氧水解酸化反应器从下向上可大致分为三个功能区:底部布水区、中部反应 区和顶部分离出流区。反应区为工作主体，其中装满高活性的厌氧生物污泥(下部为 污泥床层，上部为悬浮污泥层，用以对废水中的可生化性有机污染物进行有效的吸附 和降解。布水区位于反应区的底部，其主要通过布水设备将待处理的废水均匀布入 反应区，完成废水厌氧活性污泥的充分接触。分离出流区位于反应区的顶部，其

4、主要 功能是通过三相分离器完成气液分离和固液分离，截留和回收污泥固体，改善出水水 质，同时将处理后的废水和产生的生物气分别排出反应区。废水水温较高，采用厌氧水解酸化工艺，不需另外加热，保证厌氧水解活性污泥一 直处在高效稳定状态。因此采用UASB厌氧生化处理工艺的水解酸化段。好氧反应器选择可靠的SBR池,SBR工艺是间歇式活性污泥法的简称。它是一 个装满再排放、分批分阶段进行的反应器,完成进水、充氧曝气、沉淀、排水、调 整(或排剩余污泥五个工序,称为一个周期,按时间顺序分批处理的过程。所以 SBR 反应池的实时性给运行操作带来了极大的便利,通过调节生化反应时间,可以适应污 水水量水质的大幅度变化

5、,控制操作简便、灵活。它与一般活性污泥法相比,具有构 造简单、操作简便、安全、可靠,处理效率高、投资省、占地少、运行成本低、污 泥产率低且脱水性能好等优点。该特点是:(1 耐冲击负荷高;(2运行可靠,操作灵活;(3 可同时脱氮除磷;(4其沉淀为理想沉淀,泥水分离效果好;(5运行费用低;(6出水水质好,污泥产量小;(7造价低,占地省。综上所述,从一次性投资、运行费用、操作管理、占地面积等几个因素综合考 虑，选择SBR较为合适。曝气选用鼓风曝气方式。 2.1.3 工艺流程示意生产污、废水(中药提取生产污水处理工艺示意图见图1O图1太极集团涪陵制药厂污水处理工艺示意图2.3以武汉健民药业公司为例武汉

6、健民药业公司中药提取废水作为燃煤锅炉水膜除尘用水，效果很好。通过 高温的裂解及粉煤灰的吸附性去除污染物，出水水质完全可以达到一级标准。3化 学制药废水治理我国是世界上的化学合成制药工业大国,是我国医药工业的主要出口创汇行业。化学合成制药废水是医药工业废水最难处理的废水，由于造成严重的水环境污 染，严重地制约了我国化学合成制药工业的发展。由于化学制药具有“三多一低”的 特点，即使用的原辅料多、生产工艺工序多、“三废”产生量多、产品收率低。以微 电解f厌氧水解酸化fSBR串联工艺为例简要介绍化学制药废水处理的处理。铸 铁屑中具有微电解反应所需要的基本兀素:Fe和C。低电位的铁与咼电位的C在废 水中

7、产生电位差,具有一定导电性的废水充当电解质，形成无数微电池。阳极电极反应为:Fe 22e Fe 2+阴极电极反应为：2H +2e 2H H 2（在酸性条件下O 2+2H 2O +4e 4O H 2（在中性条件下铁是活泼金属,在酸性水容易溶液中会显示出较强的还原性。微电池的电极反应,铁本身参与的氧化还原反应以及由此引起 的一系列作用,导致废水中污染物的结构、形态和性质发生改变,从而达到废水治理 的目的。铁屑微电解处理废水的作用原理主要为:氧化还原作用:偏酸性条件下电极反应产生的新生态H 和Fe 2+均具有较高的 化学活性,同时铁本身也具有较强的还原作用,因此,废水中发生不同程度的氧化还原 反应,

8、能够破坏发色、助色基团的结构,使大分子转变为小分子、从而降低废水的 COD 和色度,使废水的可生化性得以提高。电化学附集作用:Fe C原电池周围形成电场，废水中分散的胶体颗粒、极性分 子、细小污染物处于微电场之中可形成电泳,通过静电力、表面能的作用被凝集和 附集，使废水的净化。铁屑的物理吸附作用:铸铁屑是一种多孔物质，其较丰富的比表面积显示出较高 的活性，能吸附水中的有机污染物。铁离子的混凝作用:Fe 2+以及由Fe 2+氧化生成的Fe 3+是很好的絮凝剂。由于 反应消耗酸，随着反应的进行,P H会逐步升高，废水中的铁离子可能以Fe （O H 2和Fe （0 H 3等形态存在，对废水中的污染物

9、质具有很好的吸附、凝聚 作用。实践证明,铁屑微电解法预处理工艺可有效降低化学制药废水 COD 和色度,显 著提高废水可生化性。大多数情况，可使废水的BOD 5/C0D从0.06提高到0.3以 上,COD的去除率在30%50%范围，有些废水还可达 70%，如硝基苯系列产品的废水。铁屑微电解法预处理工 艺可实现装置化,最适宜作为一个车间或生产工序外排废水的预处理,可针对不同的 化学物质控制不同的p H、温度、停留时间等参数。采用微电解一厌氧水解酸化一序批式活性污泥法（SBR串联工艺处理化学合成 制药废水，经微电解一厌氧水解酸化处理后，出水BOD/COD可达0.63，可生化性大大 提高。维持SBR进

10、水COD在1500mg/L左右，污泥负荷为0.5kg COD/（kg ML SS d 曝气810h，出水COD在200mg/L以下达到了 G B897821996二级排放标准。注意事项:铸铁屑在使用前均需预处理。先用乙醇浸泡10mi n,去除铁屑表面的 油污,回收乙醇后用清水洗净铁屑，再用1mol/L的盐酸浸泡10min,以去除铁屑表面的 氧化物，处理后应立即使用。重庆华孚冶金粉末公司能提供各类规格的铸铁屑粉末。4 抗生素类制药废水治理以华北制药厂为例:抗生素生产大量用水，每吨抗生素平均耗水量万吨以上，但 90%以上是冷却用水， 可以采取回收冷却措施，重复利用，以节约上水资源，真正在生产工艺中

11、不可避免的污 染废水仅占 5%左右，这部分工艺废水都是发酵过滤后的提炼废水，其次还有发酵跑 液，洗罐水，洗塔水，树脂再生液及洗水，地面冲洗水。滴漏跑冒等。抗生素废水排放严重超标,主要是COD,BOD指标,平均在100倍以上，其他还有 氮，硫、磷、酸、碱、盐。溶媒超标的问题，这种废水和酒精、溶剂等行业的发酵废 液一样，均为高浓度有机废水，其有机污染物质来自抗生素发酵的残余培养基和发酵 代谢产物，有碳水化合物、硫化物、脂肪、蛋白质、纤维素、菌丝体、有机质、色 素、酶,还有化学提取加入的杀菌剂、卤化脂肪烃、硝酸、盐酸、硫酸等,提取收率 以外的残留抗生素及其降解物。每吨抗生素产生的高浓度有机废水,平均

12、为150200m3左右，发酵单位低的品种，其废水量成倍增加，这种废水的COD指标平均 为15000mg/l左右,抗生素行业这类废水排放量，为350万m3左右，造成了水环境的 严重污染，每年的排污费及罚款至少 2000多万元以上。4.1 抗生素废水的厌氧治理抗生素废水属于高浓度有机废水，主要采用微生物生化方法治理和厌氧生化治 理两大类型。4.1.1 好氧生化治理，现普遍采用的方法有:曝气活性污泥法，生物接触氧化法、生物流化床、生物滤池、生物滤塔、生物 转盘、深井曝气、加压曝气、纯氧曝气、射流曝气等等。4.1.2 厌氧生化治理现普遍采用的方法有:完全混合式厌氧消化池法、厌氧过滤器（AF、厌氧流化床

13、（AFB、厌氧膨胀床 （AA FFB、上流式厌氧污泥床（UASB、厌氧流化塔、（A FB、生物能搅拌厌氧发酵4.1.3 厌氧和好氧生化治理优缺点比较:项目厌氧好氧COD负载530kgCOD/m3天12kgCOD/m3天能耗不通空气，产沼气通空气用 电:每 kgCODIkW 电污泥产生量 5%3050%占地小多进水 COD 高浓度不稀释底浓度，须用水稀释前处理须除去抑制因子一般不须4.1.4 抗生素废水厌氧治理的模式和装置4.1.4.1 抗生素废水不同于一般单纯用粮食的发酵废液,不能简单的直接用来进 行厌氧消化处理,因为抗生素废水中往往还含有在发酵、提取过程中加入的、不利 于厌氧消化进行的、能抑

14、制厌氧菌生长的一些化学物质,如:杀菌剂,表面活性剂、卤 化脂肪烃、硫酸盐、亚硝酸盐、残留抗生素及其降解物等。经实验证明,上述抑制 因子还都具有一定的抑制浓度极限值,超过了这个极限值,会对厌氧消化过程产生明 显的抑制作用,所以必须采取针对性的去除抑制因子或降低抑制浓度的措施来使这 类废水适合于厌氧消化的进行,这就形成了抗生素废水厌氧处理的模式概念,就是“前 处理-厌氧消化-好氧达标”。由于每种抗生素生产工艺的不同，其废水的抑制因子 也不相同,有的还含有两种以上的抑制因子,要针对每股水的不同抑制因子采取前处 理工艺，而其难度在于经济上的可行性，若高于好氧生化处理的成本，那就没有意义了， 我们现采用

15、的前处理方法有稀释法、絮凝气浮法、微生物方法等，抗生素废水中遇 到的抑制因子有硫酸根，在其抑制极限浓度300mg/l以上时，在厌氧消化过程中所产 生的 H2S 会溶于废水中而对厌氧消化过程产生抑制作用，而有的抗生素废水中其硫 酸根浓度可高达 5000mg/l 以上，所以必须设法去除，其它常见的抑制因子还有草酸根， 卤化脂肪烃等，都必须采取相应的前处理工艺进行去除。4.1.4.2 厌氧消化的工艺及装置:厌氧消化的工艺有中温法、高温法、低浓度消化、流化床、污泥床、生物膜等，根据具体水质 和要求不同而选用，采用什么样的消化工艺往往和厌氧消化装置的型式不可分割，目 前国外高效的厌氧消化装置（负荷在30

16、kg/m 3日以上已发展成熟，进入标准化，系列 化，商品化阶段。20世纪80年代以来有著名UASB上流式厌氧污泥床消化器、高能的A FB流 化床消化塔，国内已有5000m 3的的大型生物能搅拌厌氧消化池，1000m 3的厌氧叠合床消化塔等已逐步取代传统的混合式消化器,在酒精、抗生素、造 纸、食品、制糖行业等废水消化处理中以采用。抗生素废水经过前处理后,就可选用上述高效的厌氧消化装置。4.1.4.3 好氧生 化处理:经过厌氧消化后的抗生素废水（例如青霉素废水一般能去除COD总量的 90%以上，消化出水为10002000mg/lCOD ,可进一步用好氧生化处理方法使之达到 排放标准,厌氧消化出水进入氧生化处理,要提高水